Повышение работоспособности быстрорежущего инструмента путем нанесения износостойких покрытий с переходными адгезионными слоями

• Автор: Рандин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 208 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных сокращений и обозначений

Введение

1. Анализ состояния вопроса по проблеме повышения работоспособ-

• ности быстрорежущего инструмента, цель и задачи исследования

1.1. Упрочнение поверхностного слоя быстрорежущего инструмента методами физико-механического и термического воздействий

1.2. Методы нанесения покрытий на инструмент из быстрорежущей

стали

1.3. Направления совершенствования инструмента с покрытием

1.4. Цель и задачи исследований
2. Теоретико-экспериментальные исследования формирования свойств и конструкции покрытий с повышенными адгезионнопрочностными свойствами
2.1. Механизм разрушения покрытий и изнашивания быстроре-
жущего инструмента
2.2. Разработка физических моделей формирования покрытий
2.3. Выводы
3. Методика проведения исследований
3.1. Объекты исследований
3.2. Оборудование для нанесения покрытий
3.3. Методика исследования структурных параметров и физико-механических свойств покрытий
3.4. Методика исследования работоспособности инструмента
3.5. Планирование экспериментов

3.6. Обработка результатов исследований. Методы анализа полученной информации
4. Разработка конструкций и исследование свойств покрытий и композиции «покрытие - инструментальная основа»
4.1. Технологические режимы нанесения покрытий
4.2. Выбор химического состава переходного адгезионного слоя

4.3. Исследование структурных параметров и физико-механических свойств покрытий
4.4. Исследование режущих свойств инструмента с покрытиями
4.5. Выводы
5. Исследование области эффективного применения режущего инстру-
* мента с износостойкими покрытиями с переходными адгезионными
слоями
5.1. Исследование работоспособности инструмента с покрытиями
5.2. Опытно-промышленные испытания режущего инструмента с износостойкими покрытиями
5.3. Технико-экономическое обоснование применения режущего инструмента с износостойкими покрытиями
5.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ИА - ионное азотирование;
ИИ - ионная имплантация;
ИМ - инструментальный материал;
ИО - инструментальная основа;
ИЦ - ионная цементация;
КИБ - конденсация покрытия в условиях ионной бомбардировки; КПД - коэффициент полезного действия;
КПО - комплексная поверхностная обработка;
КТР - коэффициент термического расширения;
КУО - комбинированная упрочняющая обработка;
ЛИ - лазерное излучение;
ЛЛ - лазерное легирование;
ЛО - лазерная обработка;
МНК - метод наименьших квадратов;
ОМ - обрабатываемый материал;
ОМИТ - обработка мощными импульсами тока;
ОМП - обработка в магнитном поле;
П - покрытие;
ПАС - переходный адгезионный слой;
ППД - поверхностное пластическое деформирование;
ПСЭ - Периодическая система элементов;
РА - регрессионный анализ;
РИ - режущий инструмент;
РМ - регрессионное моделирование;
СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость;
СОТС - смазочно-охлаждающее технологическое средство;
ТВЧ - токи высокой частоты;
ТО - термическая обработка;
ФОП - физическое осаждение покрытий;
зию к подложке [188]. Однако следует отметить более высокую сложность данной технологии и, как следствие, более высокую стоимость РИ с П.
Главными причинами разрушения П на контактных площадках РИ являются склонность режущей части РИ к упругопластическим прогибам, недостаточно высокая адгезия с ИО, наличие высокого перепада остаточных напряжений на границе раздела «П - ИО», дефекты П [3]. Для П КИБ характерна адгезионная связь без выраженной переходной зоны между П и ИО [3], что обуславливает недостаточно высокую прочность их сцепления [253]. При резании наблюдается растрескивание П по границам зерен вплоть до образования сетки микротрещин, что облегчает отслаивание П от ИО. Вследствие интенсивности формирования сетки усталостных трещин на контактных площадках РИ эффективность однослойных П чрезвычайно низка, особенно при прерывистом резании [194].
По месту в технологическом процессе нанесения П методы повышения работоспособности РИ группируют следующим образом [194]:
- методы, предшествующие конденсации П;
- методы, оказывающие влияние на свойства П во время его конденсации;
- методы завершающей упрочняющей обработки РИ с П.
Методы первой и третьей группы можно объединить в методы комбинированной упрочняющей обработки (КУО) РИ. Данная обработка может рассматриваться как этап совершенствования композиции «П - ИО», когда один или несколько слоев износостойкого комплекса формируются другим методом. Ко второй группе относят методы совершенствования технологического процесса, оптимизацию технологических параметров осаждения П, разработку новых катодов-испарителей и установок, обеспечивающих более высокое качество П, получение новых составов и конструкций П как однослойных, так и многослойно-композиционных [3, 194, 197- 199, 249, 285].
Комбинированная упрочняющая обработка является эффективным методом повышения работоспособности РИ с П. Принимая во внимание указанные выше причины разрушения П, можно отметить, что основной целью КУО РИ из быстрорежущей стали является повышение сопротивляемости режущего клина